軟件工程及其模型的課件開發(fā)研究
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多媒體課件是一種應(yīng)用于輔助教學(xué)的教育軟件。作為一種應(yīng)用軟件，課件的開發(fā)和應(yīng)用也具備軟件的特性，遵從軟件設(shè)計的通用規(guī)律，具有規(guī)劃、分析、設(shè)計、測試、維護的生命周期，所以可以將軟件工程的思想和手段引入到課件的開發(fā)中來。課件又具有其不同于常見應(yīng)用軟件的差異性，在多個方面與一般軟件有所差別，主要是課件的開發(fā)目的和應(yīng)用都是針對和圍繞教學(xué)來進行，也就是說和一般軟件比較，開發(fā)對象、開發(fā)目的、開發(fā)過程都不同，由此必然產(chǎn)生課件研發(fā)生命周期、設(shè)計環(huán)境和工具、開發(fā)模型和方法的不同。
一、多媒體課件生存周期
軟件的存在有一個孕育、產(chǎn)生、生長、發(fā)展和消亡的過程，在軟件工程中，將這個生存周期分為制定計劃、分析需求、設(shè)計軟件、編制程序、調(diào)試測試和使用維護的六個階段。多媒體課件既包括軟件開發(fā)的特性，也包括教育教學(xué)的特性，融合了兩者的特點產(chǎn)生了其獨特的特性。多媒體課件的生存周期主要要考慮從教學(xué)需求到課件開發(fā)和使用，直到淘汰更新的過程。根據(jù)課件的獨特屬性，結(jié)合軟件工程生存周期思想，可以將課件的生命周期分為規(guī)劃階段、需求分析階段、設(shè)計階段、制作階段、調(diào)試使用與維護階段。
1.規(guī)劃階段：這一階段要根據(jù)課件開發(fā)的教學(xué)目的解決“提出目標(biāo)”和“可行性”的問題；此外，由于課件具有教學(xué)屬性，還要解決“教學(xué)內(nèi)容是什么”、“要達(dá)到什么教學(xué)成果”、“使用對象”等問題。這就要求課件的開發(fā)者首先要根據(jù)課件對應(yīng)的課程來研究教學(xué)大綱、教學(xué)要求以及教學(xué)對象的層次和特點、課件運行的軟硬件環(huán)境等要素制定出合理可行的設(shè)計規(guī)劃。
2.需求分析階段：這一階段主要是解決開發(fā)課件“要做什么”，直接關(guān)系到課件的實用性，是重要的課件開發(fā)階段。在充分分析教學(xué)對象特點的基礎(chǔ)上，根據(jù)課程教學(xué)大綱和要求確定總體目標(biāo)，再逐步分解分析各階段的教學(xué)目標(biāo)，確定需要涉及到的各教學(xué)內(nèi)容，制定出課件的總體框架。
3.設(shè)計階段：這一階段主要是要完成課件的教學(xué)設(shè)計和軟件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，是課件開發(fā)的關(guān)鍵階段。教學(xué)設(shè)計是依據(jù)課程的要求和特點，有序合理的安排包括教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)重難點、教學(xué)方法、教學(xué)步驟與時間分配等教學(xué)要素，確定合適的教學(xué)方案和計劃。課件的結(jié)構(gòu)設(shè)計是指對課件整個軟件框架進行規(guī)劃設(shè)計，包含有課件界面布局、連接導(dǎo)航、多媒體設(shè)計等，結(jié)構(gòu)設(shè)計要緊密依靠教學(xué)設(shè)計，要體現(xiàn)教學(xué)設(shè)計的要求，同時又要保證軟件技術(shù)性。
4.制作階段：前面三個階段都是規(guī)劃設(shè)計階段。確定了設(shè)計方案之后，需要通過制作來實現(xiàn)設(shè)計思想。通常這一階段包括多媒體素材的制作與收集，利用課件開發(fā)工具進行課件制作，編寫相關(guān)腳本等，這一階段的成功與否和制作者的技術(shù)水平密切相關(guān)，同時也要求能選擇好合適的開發(fā)軟件和開發(fā)工具。5.調(diào)試使用與維護階段：課件制作完成后，要根據(jù)教學(xué)要求來對課件進行測試，將課件設(shè)定到實際教學(xué)環(huán)境中運行，分別對課件的內(nèi)容、多媒體元素、結(jié)構(gòu)編排、方便實用等方面進行測試，同時分別要求課件的使用主體“教學(xué)者”和目標(biāo)主體“學(xué)生”進行課件教學(xué)效果的評價，根據(jù)測試中反映出的軟件設(shè)計問題進行修正，依據(jù)可提高教學(xué)效果的建議對課件軟件進行完善。在課件正式完成交付使用之后，還要根據(jù)出現(xiàn)的新問題和教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整進行維護。
二、多媒體課件的開發(fā)模型
軟件生存周期模型主要有瀑布模型、漸進模型、螺旋模型、增量模型、原型模型、噴泉模型和智能模型等。在多媒體課件的開發(fā)中，要根據(jù)課件的教學(xué)性特性，結(jié)合課件內(nèi)在開發(fā)要求，采用下面四種開發(fā)模型。
（一）瀑布模型
瀑布模型是最簡單的軟件開發(fā)模型，被廣泛應(yīng)用在各種軟件開發(fā)中。在瀑布模型中，軟件生存周期是順序進行的，只能線性完成各階段，不能跳轉(zhuǎn)，每一階段的工作都是在前一階段工作完成并進行驗證之后才能進行，所以瀑布模型具有順序性的特點。開發(fā)課件采用瀑布模型要遵循該模型順序性的原則。首先要求從第一階段順序開始，在完成一個階段后，將這個階段的成果和資料一起轉(zhuǎn)送到下一個階段，下一個階段要在上一階段的基礎(chǔ)和資料上展開工作，每一階段完成的成果都要根據(jù)上一階段的要求進行驗證再進入下一階段。應(yīng)用瀑布模型開發(fā)課件強調(diào)課件開發(fā)的前期規(guī)劃和需求調(diào)研，重視課件開發(fā)的階段性和測試、調(diào)試工作。課件開發(fā)應(yīng)用瀑布模型通常用在對所開發(fā)的課件有明確要求的情況，但過于依賴前期規(guī)劃和需求調(diào)研，而且開發(fā)中采用的是線性流程，課件中的問題和待改進優(yōu)化的地方不能及時反饋修正，往往要到開發(fā)后期才能發(fā)現(xiàn)，需要返回錯誤階段全部重新修改，降低了開發(fā)效率。瀑布模型適用于開發(fā)目的和需求明確的大中型課件。
（二）快速原型模型
為了擺脫瀑布模型要求開發(fā)過程線性進行的局限性，快速原型模型隨之產(chǎn)生，它強調(diào)通過客戶對系統(tǒng)原型的一系列進化來精練系統(tǒng)需求?？焖僭湍Ｐ偷奶攸c是用漸進來代替計劃，要求知道漸進的系統(tǒng)原型，在采用快速原型的同時，根據(jù)用戶反饋和需求調(diào)整，隨時修正模型，最終生成符合要求的軟件。如果應(yīng)用瀑布模型來發(fā)開小型或者功能靈活的課件往往由于其線性要求的局限性影響開發(fā)效率，而采用快速原型模型可以較好的解決這個弊端。采用快速原型模型開發(fā)課件，首先根據(jù)課件的總體要求和目標(biāo)制定一個粗略的規(guī)劃，這個規(guī)劃只滿足核心需求，是不完整和存在缺陷的。根據(jù)這個粗略規(guī)劃，設(shè)計出一個最初模型，這個模型能達(dá)到課件要求的基本功能。課件開發(fā)者將這個最初模型演示給用戶，并通過意見反饋和互動對這個模型進行補充和完善，再重復(fù)這個過程，最終開發(fā)出滿意的課件。在交付使用之后，出現(xiàn)任何問題和改進意見，也能及時完善和維護這個課件。運用快速原型模型開發(fā)課件周期短，效率高，同時開發(fā)者與用戶密切交流、緊密聯(lián)系，根據(jù)反饋意見及時完善課件；但是由于采用這種模型關(guān)鍵在于反復(fù)演示、反饋和修改完善，在這個過程中，很可能會偏離最初的設(shè)計目標(biāo)，而且容易產(chǎn)生意見分歧，最終可能對課件質(zhì)量有不利影響。
（三）噴泉模型
在面向?qū)ο蟮姆椒ㄖ刑岢隽伺c瀑布模型相對應(yīng)的噴泉模型，該模型的主要特點是認(rèn)為軟件生命周期的各個階段就如同噴泉一樣，既有向上的水流，也有落下的水流，既是反復(fù)的，又互相重疊，體現(xiàn)了軟件開發(fā)各階段活動具有迭代和重疊的特性。課件設(shè)計開發(fā)中，需求和目標(biāo)常常有變化和反復(fù)。瀑布模型只能進行確定目標(biāo)的開發(fā)，不能滿足開發(fā)過程中需求出現(xiàn)變化而進行的設(shè)計更改。課件的開發(fā)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，不僅僅涉及到教育學(xué)、心理學(xué)、軟件工程學(xué)等多學(xué)科，而且涉及到多種開發(fā)工具，每一個開發(fā)階段都可能因為各種因素而出現(xiàn)與最初規(guī)劃不同的變化，噴泉模型增加了各階段對前面階段的反饋，開發(fā)過程是一個循環(huán)、反復(fù)的過程。噴泉模型即具有瀑布模型重視開發(fā)課件的階段性和早期規(guī)劃設(shè)計的特點，同時又根據(jù)開發(fā)過程中可能遇到的實際情況，讓每個階段都能根據(jù)其它階段的反饋進行開發(fā)，加強了各階段的互動和交流，雖然這種反復(fù)在一定程度上對課件開發(fā)效率有影響，但是可以提高課件的最終質(zhì)量，適合于開發(fā)大型、中型的課件。
（四）增量模型
課件是教學(xué)的輔助工具，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)過程的多樣性和復(fù)雜性，課件開發(fā)可以采用增量模型來進行。增量模型將最終完成的課件規(guī)劃分成若干個子集，比如對教學(xué)內(nèi)容和課件的各種功能進行劃分，可以根據(jù)教材的各個章節(jié)進行分割，或者對教學(xué)內(nèi)容、習(xí)題測試等不同教學(xué)功能部分進行分割，每個獨立的子集都分別具有各自的開發(fā)周期，各個階段完成的也都是各個子集獨立的部分。運用增量模型可以縮短課件各部分的開發(fā)時間，這種模塊化、構(gòu)件化的開發(fā)模型用來對關(guān)鍵教學(xué)環(huán)節(jié)或者開發(fā)設(shè)計難點進行單獨開發(fā)更有優(yōu)勢，適宜開發(fā)單獨課程或者一系列課程的大型多媒體課件。運用增量模型開發(fā)多媒體課件由于采用了并行開發(fā)和模塊化開發(fā)，提高了開發(fā)效率，而且很多單獨子集模塊可以獨立應(yīng)用，較為靈活；但是運用增量模型開發(fā)多媒體課件對正確合理的劃分子集具有較高要求，同時整體課件模塊化、子集化后有可能出現(xiàn)內(nèi)容和形式上的不兼容、不統(tǒng)一。本文應(yīng)用軟件工程模型來探討和研究課件的設(shè)計開發(fā)，研究了課件生命周期和課件開發(fā)的四種模型。在實際課件開發(fā)過程中不能簡單的套用某一種模型進行開發(fā)，要根據(jù)課件的不同規(guī)模和課程特點綜合考慮模型的選用，揚長避短，提高開發(fā)課件的質(zhì)量和效率?？傊?，從目前多媒體課件的發(fā)展趨勢與多媒體課件的開發(fā)狀態(tài)來看，多媒體課件的開發(fā)應(yīng)用軟件工程的思想和方法的必要性已經(jīng)得到了越來越多的課件開發(fā)者的重視，并且將再在課件的開發(fā)中得到越來越廣泛的應(yīng)用，是課件開發(fā)的必然趨勢。
作者：胡曉輝 萬嵩 單位：江西機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院
